JP2008255248A - ゴム組成物及び空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】シリカ配合のゴム組成物において、シリカとシランカップリング剤の反応を促進することで、ウェット性を確保しながら転がり抵抗を低減する。
【解決手段】ジエン系ゴムと、該ジエン系ゴム１００重量部に対して２０〜１２０重量部のシリカと、該シリカ１００重量部に対して５〜１５重量部のシランカップリング剤と、該ジエン系ゴム１００重量部に対して０．５〜１０重量部の炭素数６〜１０の飽和脂肪酸と、を含有するゴム組成物である。該ゴム組成物は、タイヤトレッド用ゴム組成物として好ましく用いられる。
【選択図】なし

Description

本発明は、ゴム組成物に関し、更に詳しくはタイヤのトレッドに好適なゴム組成物、及びそれを用いた空気入りタイヤに関する。

最近の空気入りタイヤの開発においては、湿潤路面でのグリップ性能であるウェット性と、低燃費性に寄与する低転がり抵抗性とのバランスを向上することができるシリカを充填剤として配合することが多い。かかるシリカは、一般にジエン系ゴムに対する分散性に劣ることから、シリカとジエン系ゴムとの親和性を向上するために、シランカップリング剤が広く用いられている（下記特許文献１参照）。

ところで、ゴム組成物には、一般に、ステアリン酸などの長鎖の脂肪酸が、加硫促進助剤、軟化剤として配合されている（例えば、特許文献１の段落００４１参照）。

また、下記特許文献２には、タイヤトレッド用ゴム組成物において、耐摩耗性を改善するために、脂肪酸の亜鉛塩を用いることが開示されている。

また、下記特許文献３には、ウェット性と低転がり抵抗性と耐摩耗性を同時に満足することを目的として、シリカと反応する部位を持つ相溶化剤として、オレイン酸などの不飽和脂肪酸や、オクタン酸ナトリウムなどの脂肪酸塩を用いることが開示されている。
特開平１１−２６９３０５号公報 特表２００５−５２３９６７号公報 特開２００１−１０６８３０号公報

上記従来のシリカとシランカップリング剤を併用する技術では、シリカとシランカップリング剤を反応させて特性改善を図っているが、その反応は必ずしも十分に進行しておらず、更なる改善が求められる。

なお、従来ゴム組成物に一般に用いられているステアリン酸は、炭素数の大きい高級脂肪酸であり、加硫促進助剤や軟化剤として用いられているにすぎない。また、上記特許文献２や特許文献３において特性を改善するために用いられているのは、脂肪酸塩又は不飽和脂肪酸であり、本発明の特徴とする比較的炭素数の小さい飽和脂肪酸を用いる点は開示されていない。

本発明は、比較的炭素数の小さい飽和脂肪酸をゴム組成物に配合することにより、シリカとシランカップリング剤の反応を促進することで、ウェット性を確保しながら転がり抵抗を低減することができるゴム組成物を提供することを目的とする。

本発明に係るゴム組成物は、ジエン系ゴムと、該ジエン系ゴム１００重量部に対して２０〜１２０重量部のシリカと、該シリカ１００重量部に対して５〜１５重量部のシランカップリング剤と、該ジエン系ゴム１００重量部に対して０．５〜１０重量部の炭素数６〜１０の飽和脂肪酸と、を含有するものである。

該ゴム組成物は、タイヤトレッド用ゴム組成物として使用されることが好ましく、すなわち、本発明はまた、該ゴム組成物からなるトレッドを備えた空気入りタイヤをも提供するものである。

本発明によれば、炭素数６〜１０の飽和脂肪酸の適度な酸性度により、シリカとシランカップリング剤の反応が促進され、シリカとシランカップリング剤の結合量が増えることから、ウェット性を確保しつつ、転がり抵抗を低減することができる。

以下、本発明の実施に関連する事項について詳細に説明する。

本発明に係るゴム組成物においてゴム成分であるジエン系ゴムとしては、特に限定されず、例えば、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）、スチレン−イソプレン共重合体ゴム、ブタジエン−イソプレン共重合体ゴム、スチレン−イソプレン−ブタジエン共重合体ゴム、ニトリルゴム（ＮＢＲ）などが挙げられ、これらはそれぞれ単独で又は２種以上組み合わせて用いることができる。

タイヤトレッド用ゴム組成物として用いる場合、ジエン系ゴムとしては、ＳＢＲを含むものであることが好ましい。すなわち、ジエン系ゴムは、ＳＢＲ単独、又は、ＳＢＲと他のジエン系ゴムとのブレンドゴムからなることが好ましく、より好ましくはＳＢＲを５０重量％以上含有することである。

上記ゴム組成物に配合されるシリカとしては、特に限定されないが、含水珪酸を主成分とする湿式シリカを用いることが好ましい。シリカの比表面積（ＩＳＯ ５７９４／１に準じて測定されるＢＥＴ法）は、特に限定されないが、５０〜３００ｍ^２／ｇであることが好ましい。

シリカは、ゴム成分１００重量部に対して２０〜１２０重量部配合されることが好ましく、より好ましくは３０〜１００重量部であり、更には５０〜１００重量部である。シリカの配合量が少なすぎると、低転がり抵抗性の改良効果が不十分となる。

上記ゴム組成物に配合されるシランカップリング剤としては、従来よりシリカとジエン系ゴムとの結合を促進するために用いられている各種シランカップリング剤が挙げられる。具体的には、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）ジスルフィド、ビス（２−トリエトキシシリルエチル）テトラスルフィド、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、保護化メルカプトシラン、３−ニトロプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシランなどが挙げられる。シランカップリング剤は、シリカ１００重量部に対して、５〜１５重量部にて配合されることが好ましい。

本発明のゴム組成物には、炭素数６〜１０の飽和脂肪酸が配合される。上記のように、従来、ステアリン酸のような炭素数の大きい飽和脂肪酸や、脂肪酸塩をゴム組成物に添加することは知られていたが、このような比較的炭素数の小さい飽和脂肪酸をゴム組成物に配合することはなされていなかった。該飽和脂肪酸は、上記特定の炭素数により適度な酸性度を持っており、それにより、シリカとシランカップリング剤との反応が促進される。すなわち、該飽和脂肪酸は、それ自体がゴムポリマーやシリカと反応するものではなく、シリカとシランカップリング剤の反応を促進させるための触媒として機能するものと解される。そのため、シリカとシランカップリング剤との結合量が増え、転がり抵抗を低減するという効果が奏される。飽和脂肪酸の炭素数が上記範囲よりも小さいと、酸性度が高すぎて加硫反応を阻害し、物性が悪化してしまう。逆に炭素数が上記範囲よりも大きいと、酸性度が低すぎて、シリカとシランカップリング剤の反応促進効果が得られない。

該飽和脂肪酸は、直鎖のものでも、また分岐鎖を有するものであってもよい。好ましくは直鎖の飽和脂肪酸である。該飽和脂肪酸として、具体的には、ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、ノナン酸、デカン酸、２−エチルヘキサン酸などが好ましい例として挙げられる。

該飽和脂肪酸は、ジエン系ゴム１００重量部に対して０．５〜１０重量部で配合されることが好ましく、より好ましくは１〜８重量部であり。特に好ましくは１〜５重量部である。飽和脂肪酸の量が少なすぎると、酸性度が低くなり、シリカとシランカップリング剤の反応促進効果が得られない。逆に、配合量が多すぎると、コストがかかるのみで、配合量に相当する効果が得られない。

本発明に係るゴム組成物には、上記の各成分の他に、カーボンブラック等の他の充填材、老化防止剤、亜鉛華、ステアリン酸、軟化剤、硫黄などの加硫剤、加硫促進剤、加硫遅延剤など、タイヤ用、その他一般ゴム用組成物に通常配合される各種添加剤を配合することができる。

本発明に係るゴム組成物は、例えば、バンバリーミキサー、ニーダー、ローラーなどの混練機を用いて混練りすることにより得られ、常法に従い加硫成形することにより、各種ゴム製品を製造することができる。本発明のゴム組成物は、空気入りタイヤにおけるゴム部材（トレッドやサイドウォールなど）を形成するために用いられることが好ましく、特に好ましくは、空気入りタイヤのトレッドに用いられることである。

以下、本発明の実施例を示すが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

（第１実施例）
バンバリーミキサーを使用し、下記表１に示す配合に従い、実施例及び比較例の各タイヤトレッド用ゴム組成物を調製した。表１中の各成分は以下の通りである。

・Ｅ−ＳＢＲ：ＪＳＲ株式会社製「ＳＢＲ１５０２」、
・シリカ：東ソーシリカ工業株式会社製「ニップシールＡＱ」、
・シランカップリング剤：デグッサ社製「Ｓｉ７５」（ビス−（３−トリエトキシシリルプロピル）ジスルフィド）。

各ゴム組成物には、共通配合として、ジエン系ゴム１００重量部に対し、アロマオイル（ジャパンエナジー株式会社製「プロセスＸ−１４０」）４０重量部、ステアリン酸（花王株式会社製「ルナックＳ−２０」）２重量部、ワックス（大内新興化学工業株式会社製「サンノック」）２重量部、亜鉛華（三井金属鉱業株式会社製「亜鉛華１号」）２重量部、老化防止剤６Ｃ（大内新興化学工業株式会社製「ノクラック６Ｃ」）２重量部、硫黄（細井化学工業株式会社製「ゴム用粉末硫黄１５０メッシュ」）２重量部、加硫促進剤ＣＢＳ（大内新興化学工業株式会社製「ノクセラーＣＺ」）２重量部を配合した。

得られた各ゴム組成物を用いてキャップ／ベース構造のトレッドを有するタイヤのキャップトレッドに適用し、２０５／６５Ｒ１５ ９４Ｈの空気入りラジアルタイヤを常法に従い製造し、転がり抵抗性とウェット性と耐摩耗性を評価した。各評価方法は、以下の通りである。

・転がり抵抗性：使用リムを１５×６．５ＪＪとしてタイヤを装着し、空気圧２３０ｋＰａ、荷重４５０ｋｇｆとして、転がり抵抗測定用の１軸ドラム試験機にて２３℃で８０ｋｍ／ｈで走行させたときの転がり抵抗を測定した。結果は、コントロールである比較例１の値を１００とした指数で表示した。指数が小さいほど、転がり抵抗が小さく、従って燃費性に優れることを示す。

・ウェット性：２０００ｃｃの国産ＦＦ車に各タイヤを４本装着し、２〜３ｍｍの水深で水をまいたアスファルト路面上を走行し、９０ｋｍ／ｈでＡＢＳを作動させて２０ｋｍ／ｈまで減速時の制動距離を測定した。結果は、コントロールである比較例１の値を１００とした指数で表示した。指数が大きいほどウェット性に優れることを示す。

・耐摩耗性：２０００ｃｃの国産ＦＦ車に各タイヤを４本装着し、乾燥アスファルトの一般路面において５０００ｋｍ毎にローテーションしながら、２万ｋｍ走行後のトレッド残溝深さから摩耗量を求めた。結果は、コントロールである比較例１の値を１００とした指数で表示した。指数が大きいほど耐摩耗性に優れることを示す。

表１に示すように、炭素数６〜１０の飽和脂肪酸を用いた実施例１〜５では、ウェット性能を確保しつつ、転がり抵抗が低減していた。なお、飽和脂肪酸の配合量が１０重量部である実施例４では、転がり抵抗性の改善効果は配合量が５重量部の実施例３と同等である一方、耐摩耗性は若干悪化していた。このことから、飽和脂肪酸の配合量は８重量部以下であることが好ましく、それにより、ウェット性及び耐摩耗性を確保しつつ、転がり抵抗を低減することができる。

これに対し、炭素数４のブタン酸を用いた比較例２では、転がり抵抗性は優れるものの、ウェット性及び耐摩耗性がともに悪化した。また、炭素数が大きすぎる飽和脂肪酸を用いた比較例３では、転がり抵抗性の改善効果は得られなかった。また、炭素数は実施例２と同じ８でありながら、脂肪酸塩を用いた比較例４では、実施例のような転がり抵抗性の改善効果は得られなかった。

（第２実施例）
バンバリーミキサーを使用し、下記表２に示す配合に従い、実施例及び比較例の各タイヤトレッド用ゴム組成物を調製した。表２中の各成分は以下の通りである。なお、各ゴム組成物には、第１実施例と同様の共通配合の上記各成分を配合した。

・Ｅ−ＳＢＲ：ＪＳＲ株式会社製「ＳＢＲ１５０２」、
・シリカ：東ソーシリカ工業株式会社製「ニップシールＡＱ」、
・シランカップリング剤：下記式で表される保護化メルカプトシラン、ＧＥシリコーンズ社製「ＮＸＴ」、
（ＣＨ_３ＣＨ_２Ｏ）_３Ｓｉ−（ＣＨ_２）_３−Ｓ−ＣＯ−Ｃ_７Ｈ_１５

得られた各ゴム組成物を用いて、第１実施例と同様にして、空気入りラジアルタイヤを製造し、転がり抵抗性とウェット性と耐摩耗性を評価した。各評価方法は、上記の通りである。但し、指数表示はいずれも比較例５の値を１００とした。

結果は表２に示す通りであり、炭素数８の直鎖飽和脂肪酸であるオクタン酸を用いた実施例６では、ウェット性と耐摩耗性を確保しつつ、転がり抵抗が低減していた。

本発明によれば、シリカ配合のゴム組成物において炭素数６〜１０の飽和脂肪酸を添加することにより、ウェット性能を確保しつつ、転がり抵抗を低減することができるので、乗用車用ラジアルタイヤを始めとする各種空気入りタイヤに好適に用いることができる。

Claims (4)

1. ジエン系ゴムと、
   該ジエン系ゴム１００重量部に対して２０〜１２０重量部のシリカと、
   該シリカ１００重量部に対して５〜１５重量部のシランカップリング剤と、
   該ジエン系ゴム１００重量部に対して０．５〜１０重量部の炭素数６〜１０の飽和脂肪酸と、
   を含有するゴム組成物。
2. 前記ジエン系ゴムがスチレン−ブタジエン共重合体ゴムを含むものである請求項１記載のゴム組成物。
3. 前記飽和脂肪酸の配合量が前記ジエン系ゴム１００重量部に対して１〜８重量部である請求項１又は２記載のゴム組成物。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のゴム組成物からなるトレッドを備えた空気入りタイヤ。